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miércoles, 14 de septiembre de 2022

Producto de los n primeros términos de una sucesión geométrica

Consideremos los n primeros términos de una sucesión geométrica de razón r:   a_1
  a_2=a_1\,r
  a_3=a_2\,r=a_1\,r^2
  a_4=a_3\,r=a_1\,r^3
  \ldots
  a_n=a_{n-1}\,r=a_1\,r^{n-1}
Vamos a justificar que el producto de los n primeros términos viene dada por \displaystyle \prod_{i=1}^{n}\,a_i=\sqrt{(a_1\,a_n)^n}

En efecto, en toda sucesión geométrica se cumple que a_1\cdot a_n=a_2\cdot a_{n-1}=a_3\cdot a_{n-2}=\ldots

  Escrbiendo el producto con los factores en orden directo e inverseo, y multiplicando miembro a miembro (1) y (2): \displaystyle \prod_{i=1}^{n}\,a_i=a_1\cdot a_2 \cdot a_2 \cdot \ldots \cdot a_{n-1}\cdot a_n \quad \quad (1) \displaystyle \prod_{i=1}^{n}\,a_i=a_n\cdot a_{n-1} \cdot a_{n-2} \cdot \ldots \cdot a_{2}\cdot a_1 \quad \quad (2)
se tiene que (\displaystyle \prod_{i=1}^{n}\,a_i)^2=(a_1\cdot a_{n}) \cdot (a_2 \cdot a_{n-1})\cdot \ldots \cdot (a_{a_n}\cdot a_1)=(a_{a_1}\cdot a_n)^{n/2} \Rightarrow \displaystyle \prod_{i=1}^{n}\,a_i=\left((a_1\cdot a_n)^{n}\right)^{1/2}=\sqrt{(a_{a_1}\cdot a_n)^{n}} Nótese que, si el n es par —podría pensarse que el razonamiento falla en el caso de que haya un número impar de términos—, se forman n/2 pares de esos factores cuyo producto es igual para todos ellos; y, en el caso de que sea impar, el término central a_{(n+1)/2} se puede expresar como \sqrt{a_{(n+1)/2}\cdot a_{(n+1)/2}}, dando lugar a una sucesión equivalente con el término a_{(n+1)/2} repetido, por tanto, la sucesión resultante equivale a la sucesión original, pero ésta constará ahora de un número par de términos.
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